CN1076076C - 凝结水除气的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种凝结水除气的方法和装置，为了燃气和蒸汽轮机装置(2)的凝结水(K)除气，凝结水在给水箱内加热，向给水箱供入预热的凝结水(K’)，以及抽取给水(S)用于连接在蒸汽轮机(2b)的水-蒸汽循环(3)内并由燃气轮机(2a)的排气(AG)加热的加热面(6、42、52、60)。为了在通过特别有效地利用来自燃气轮机(2a)余热中的能量获得装置高效率的同时保证凝结水(K)充分除气，按本发明采用预热的凝结水(K’)的分流(t1)或预热的给水(S’)的分流(t4)，作为用于加热凝结水(K)的加热介质(HZ)。为此，在用于实施此方法的装置中，在余热蒸汽发生器(1)内凝结水预热器(6)下游经由给水箱连接低压燃料节省器(42)，其中，在凝结水预热器(6)或低压燃料节省器(42)出口端有一根汇入给水箱(26)的流出管(34或74)。

Description

凝结水除气的方法和装置
本发明涉及一种在燃气和蒸汽轮机装置的水-蒸汽循环中凝结水除气的方法。本发明还涉及一种实施此方法的装置。
在燃气和蒸汽轮机装置中，利用燃气轮机排气中所含有的热量产生用于蒸汽轮机的蒸汽。在这种情况下，在水-蒸汽循环中在蒸汽轮机中膨胀后的蒸汽凝结成水，与此同时形成的给水在一个被燃气轮机热排气流过的余热锅炉内蒸发。为避免在水-蒸汽循环中产生腐蚀，通常通过加热除气，去除溶解在凝结水中的气体，尤其是氧气。为此，常用的一种除气可能性是在蒸汽轮机的其中一个凝汽器下游设给水箱，流入给水的、温度有8至15K轻度过冷的凝结水，在给水箱内借助于加热介质加温至沸腾温度。
在一种由印刷品“能源手册(Handbuch der Energie)”，第7卷，1984年，100至107页已知的、用于为收集在给水箱中的凝结水加热和除气的方法中，采用蒸汽作为加热介质，为此目的的附加地在余热锅炉内的低压蒸发器中产生此蒸汽。如欧洲专利申请0515911所指出的那样，按另一种方案也可以采用形式上为蒸汽轮机低压部分的抽汽的蒸汽作为加热介质。然而，在两种情况下这种加热用的蒸汽对于驱动蒸汽轮机而言都意味着是损失，从而限制了装置的效率。
此外，由欧洲专利申请EP 0037845已知一种组合式的燃气和蒸汽轮机装置，其中为了给水预热设有一单独经余热锅炉流动的预热回路。由JP-A-44/109708已知一种燃气和蒸汽轮机装置，其中为了加热给水箱规定导入预热的给水。但是在这些情况下，为了制备用于凝结水除气所需的系统，要付出巨大的技术性费用。
因此本发明的目的在于提供一种为燃气和蒸汽轮机装置的水-蒸汽循环中的凝结水除气的方法，按此方法，在采取特别简单的措施通过特别有效地利用燃气轮机余热中的能量使装置具有高效率的同时，保证凝结水的充分除气。这可以在一种适合于实施此方法的装置中采取简单的措施达到。
有关方法方面的目的按本发明这样达到，即，在预热的凝结水中掺入冷的凝结水，在这种情况下采用预热的未掺混的凝结水的分流或预热的给水的分流作为加热介质。
本发明思路的出发点在于，为了避免从水-蒸汽循环抽取蒸汽，用于在给水箱内除气的加热介质尽可能从燃气轮机排气的低压温度区获得，以便特别有效地利用排气余热并因而获得余热锅炉高的效率。在这种情况下为了调整在给水箱内的给水温度仅仅预热凝结水的一个分量，紧接着在此分量中掺入冷的凝结水。
分流可以直接引入给水箱内。不过分流最好在将其引入给水箱之前减压。在这种情况下合乎目的的做法是，无论是分流减压时产生的蒸汽还是与此同时形成的水都输入给水箱。
在凝结水进入给水箱前调整凝结水的预热温度最好这样进行，即，至少预热的凝结水的一部分导入循环中，在这种情况下在冷的凝结水中掺入预热的凝结水。
给水箱除了用于除气外还承担中间存贮器的功能，在这种情况下借助于在给水箱内调整凝结水位，监控此中间存贮器中用于调整供入水-蒸汽循环的给水流的水位。为了做到特别有效地除去凝结水的气体，加热介质最好在凝结水面下方引入给水箱。由于加热凝结水而释放的气体便从凝结水面的表面逸出，所以在给水箱内释出的气体逐渐消失(Abschwadung)。
有关实施此方法的装置方面，此装置有一个包括连接在水-蒸汽循环中的凝结水预热器的余热蒸汽发生器，上述有关这一方面的目的按本发明这样达到，即，在凝结水预热器下游经由给水箱连接一个低压燃料节省器，其中，凝结水预热器出口端有一根汇入给水箱的流出管，以及，与凝结水预热器并联一根连接在凝汽器与给水箱之间的旁通管。按另一种可供选择的方案，在低压燃料节省器的出口端有一根汇入给水箱的流出管。
在给水箱中引入加热介质亦即预热的凝结水或预热的给水，可按各种方式进行。有一种可能性是，从凝结水预热器排出的热的和处于压力下的水或凝结水，通过适当的管路系统，借助于一根喷管直接引入给水箱，所以水-蒸汽混合物在喷管内减压。
按另一种可供选择的设计，减压在一个连接在流出管内的减压罐中进行。在这种情况下，此减压罐最好既在蒸汽侧也在水侧与给水箱连接。
为了调整凝结水温度，将一根回流管与凝结水预热器并联。
下面借助于附图详细说明本发明的实施例，附图中：
图1所示为燃气和蒸汽轮机装置的余热蒸汽发生器局部和用于在给水箱内除气的线路；
图2为与图1所示实施例不同的具有在凝结水管道中的除气罐的实施形式；
图3为另一种与图1所示实施例不同的具有在给水管道中的除气罐的实施形式。
在所有附图中彼此对应的部件用相同的符号表示。
在图1中局部表示的余热蒸汽发生器1是用于发电的燃气和蒸汽轮机装置2的一部分。余热蒸汽发生器被来自燃气轮机2a的热排气AG流过并用于产生蒸汽，它的加热面连接在蒸汽轮机2b的水-蒸汽循环3中。
此外，余热蒸汽发生器1还有一个经凝结水管4与凝汽器5连接的凝结水预热器6，后者的出口端通过具有循环泵10和阀12的回流管8与其进口连接。为了在必要时绕过凝结水预热器6，具有阀16的旁通管14与此凝结水预热器6并联。此外，凝结水预热器6的出口端经由其中连接有阀20和22的管道18与除气器24连接，后者是给水箱26的一部分。在给水箱26内凝结水面28下方通入一根喷管30，喷管经由管道34中的阀32与管道18并因而与凝结水预热器6的出口连接。
给水箱26的出口端经具有给水泵38和阀40的给水管36与低压预热器或低压燃料节省器42连接，后者作为加热面设置在余热蒸汽发生器1内。此低压燃料节省器42通过阀44与低压汽包46连接，在低压汽包上还连接有同样设置在余热蒸汽发生器1内作为加热面的低压蒸发器48。低压汽包46的蒸汽端通过管道50与低压过热器52连接，该低压过热器的加热面同样设置在余热蒸汽发生器1内。
此外，低压燃料节省器42通过具有泵56和阀58的管道54与设在余热蒸汽发生器1中的另一个燃料节省器加热面60连接。此燃料节省器加热面6(的出口端按图中没有进一步表示的方式与设在余热蒸汽发生器1内的另一些蒸发器和过热器加热面连接，它们如同低压过热器52那样同样汇入蒸汽轮机2b中。这些通过箭头62和64表示。与此同时向蒸汽轮机2b输入不同压力级的蒸汽，亦即低压蒸汽ND，中压蒸汽MD和高压蒸汽HD。
在余热蒸汽发生器1运行时，从设在蒸汽轮机下游的凝汽器5来的凝结水K，经凝结水管4供入凝结水预热器6。凝结水预热器6可经旁通管14全部或部分绕流。凝结水K在凝结水预热器6内通过与从燃气轮机2a流出的热排气AG进行热交换被加热，并为此至少部分通过循环泵10在回流管8内循环。被加热的凝结水K’经管道18流入给水箱26内。在那里借助于经管道34流入的预热凝结水K’的分流t1，对凝结水K进行加热。为此，分流t1作为加热介质HZ经阀32直接引入给水箱26，其中，分流在喷管30内减压。因此只是在给水箱26中才发生释出的气体逐渐消失。
预热的凝结水K’通过给水泵38作为给水S供入低压燃料节省器42，在那里给水S进一步加热。预热的给水S’的分流t2流入低压汽包46中。它在低压蒸发器48内蒸发，其中在低压汽包46内分离出来的蒸汽在低压过热器52中过热，并将过热的低压蒸汽ND输入蒸汽轮机2b的低压部分。
预热给水S’的分流t3借助于泵56置于一个高的压力水平，并接着在燃料节省器60中进一步加热。此分流t3以图中未进一步表示的方式同样蒸发，该过热的高压蒸汽HD输入蒸汽轮机2b的高压部分。
在按图2的实施例中，在流出管34中连接一减压罐70。在这里采用在减压罐70中预热凝结水K’的分流t1减压时分离出来的蒸汽作为加热介质HZ。分流t1减压时在减压罐70中分离出来的水，经管道72输入给水箱26。
在按图3的实施例中，低压燃料节省器42出口端，通过具有阀73的流出管74与给水箱26连接，预热给水S’的分流t4经此流出管流动。在这里，在减压罐70’内预热给水S’的分流t4减压时分离出来的蒸汽，被利用来作为加热在给水箱26内的凝结水K’的加热介质HZ。减压罐70’的水侧通过管道72’仍与给水箱26连接。
通过或使用预热凝结水K’的分流t1或使用预热给水S’的分流t4作为加热在给水箱26内凝结水K’的加热介质HZ，以特别有效的方式从余热蒸汽发生器1的低温区提取用于加热介质HZ的热量，无需附加的预热器或蒸发器加热面和/或附加的辅助设备，如泵。

Claims (9)

1.一种燃气蒸汽轮机装置(2)的凝结水(K)除气的方法，通过在给水箱(26)内加热凝结水，在给水箱内供入预热的凝结水(K’)，以及，抽取给水(S)用于连接在蒸汽轮机(2b)的水-蒸汽循环(3)内并由燃气轮机(2a)的排气(AG)加热的加热面(6、42、48、52、60)，其中，在预热的凝结水(K’)内掺入冷的凝结水(K)，以及，采用预热的未掺混的凝结水(K’)的分流(t1)或预热的给水(S’)的分流(t1)或预热的给水(S’)的分流(t4)作为用于加热凝结水的加热介质(HZ)。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：分流(t1、t4)在引入给水箱(26)前减压。
3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于：无论是分流(t1、t4)减压时产生的蒸汽还是与此同时形成的水都输入给水箱(26)内。
4.按照权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于：加热介质(HZ)在凝结水面(28)下方引入给水箱(26)。
5.一种实施按照权利要求1所述方法的装置，它具有一个余热蒸汽发生器(1)，该余热蒸汽发生器包括连接在水-蒸汽循环(3)中的凝结水预热器(6)和在其下游经由给水箱(26)连接的低压燃料节省器(42)，凝结水预热器(6)出口端有一根汇入给水箱(26)的流出管(34)，以及，与凝结水预热器(6)并联一根连接在凝汽器(5)与给水箱(26)之间的旁通管(14)。
6.一种实施按照权利要求1所述方法的装置，它具有一个余热蒸汽发生器(1)，该余热蒸汽发生器包括连接在水-蒸汽循环(3)中的凝结水预热器(6)和在其下游经由给水箱(26)连接的低压燃料节省器(42)，低压燃料节省器(42)的出口端有一根汇入给水箱(26)的流出管(74)，以及，旁通管(14)与凝结水预热器(6)并联。
7.按照权利要求5或6所述的装置，其特征在于一个连接在流出管(34、74)内的减压罐(70、70’)。
8.按照权利要求7所述的装置，其特征在于：减压罐(70、70’)水侧与给水箱(26)连接。
9.按照权利要求5或6所述的装置，其特征在于：回流管(8)与凝结水预热器(6)并联。
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